JPH01248312A - 垂直磁気記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は垂直磁気記録媒体に関する。さらに詳しくはカ
ード、テープ、またはディスク形状などで使用され、鉄
・コバルトの部分酸化物からなる垂直磁気異方性膜が形
成され、高密度磁気記録に適した垂直磁気記録媒体に関
する。

［従来の技術］ 従来より、高密度磁気記録を行うには垂直磁気記録媒体
を用いるのが有効である。このような垂直磁気記録媒体
には、磁化容易方向が膜面に対して垂直な方向である磁
性薄膜が使用され、この磁性薄膜としては、これまでス
パッタリング法または真空蒸着法によって形成されるコ
バルト・クロム合金の薄膜、Ｐｅ３０４の薄膜、Ｏｓ　
−γＦｅ２Ｏ３の薄膜や、塗布法またはスパッタリング
法によって形成されるバリウムフェライトの薄膜などが
使用され、検討されている。

［発明が解決しようとする課８］ しかしながら以上のような従来の垂直磁気記録媒体にお
いては、コバルト・クロム合金の磁性薄膜を垂直磁気記
録媒体として用いるばあいには、単結晶に近い構造のも
のを用いる必要があり、一般に垂直磁気記録媒体の製造
時に、前記磁性薄膜が形成される基板を１００°Ｃ以」
二、あるいはしばしば２００°Ｃ以上に加熱する必要か
あり、耐熱性のある基板を用いなければならず、製造コ
ストをアップさせている。さらにこのばあいには、膜成
分が金属であるために本質的に摩耗しゃずいという欠点
かある。

一方Ｐｃ３０４、Ｏｓ　−７Ｐｅ２０３などの金属酸化
物は硬く、摩耗に対して強いか、Ｐｃ３０４磁性薄膜や
Ｏ８−γＦｅ２Ｏ３磁性薄膜についてもその製造時に前
記基板を２５０°Ｃ以上に加熱する必要があり、前記コ
バルト・クロム合金の磁性薄膜と同様に製造コストをア
ップさせることになる。さらにＯ８−γＦｅ２Ｏ３など
の金属酸化物を用いるとき、ばあいによっては、還元処
理か必要である。また、これらの磁性薄膜を使用した垂
直磁気記録媒体は飽和磁化か小さく、高い再生感度のも
のは望めないという欠点かある。

またバリウムフェライト磁性薄膜を垂直磁気記録媒体と
して用いるばあいにおいて、この磁性薄膜を塗布法によ
り製膜するばあいには、０．１μｍ程度で粒径がそろっ
たバリウムフェライト粉を製造する必要かあり、このた
め磁性薄膜の製造コストが高くなるという欠点かある。

また製膜時にバインダーを必要とし、その分たけバリウ
ムフェライト量の組成比が小さくなり、それによって磁
性薄膜の飽和磁化か小さくなって磁性記録媒体としての
性能か低下する欠点かある。

さらにバリウムフェライトの磁性薄膜をスパッタリング
法により製膜するばあいには、塗布法によるばあいにく
らべ磁性薄膜の飽和磁化は大きくなるか基板を５００°
Ｃ程度まで加熱する必要かあり、廉価なプラスチック材
料製の基板を使用することができないという欠点がある
。

これらの欠点を解決する有力な方法として、鉄または鉄
・コバルト合金の部分酸化物からなる垂直磁気異方性膜
か提案されている（たとえば特開昭５９−１６２６２２
、特開昭５９−１．９８７０７）。これらの方法によれ
ば低い基板温度で垂直磁気異方性膜を作製できるために
耐熱性の乏しい廉価なフィルムを基板として使用するこ
とかでき、またこの垂直磁気異方性膜は大きい垂直磁気
界ノｊ性を有しているために飽和磁化の大きい垂直磁気
異方性膜をつくることかできる。さらに、これらの部分
酸化物からなる垂直磁気異方性膜は、耐摩耗性か優れて
おり、また金属を含んでいるため、可撓性も優れている
という利点がある。しかしこれらの部分酸化物からなる
垂直磁気異方性膜は、その記録および再生感度がたとえ
ばコバルト・クロム合金の垂直磁気異方性膜にくらべ高
くないという問題がある。すなわち、Ｍｎ−Ｚｎフェラ
イト製リングヘットで記録再生したばあいコバルト・ク
ロム合金の垂直磁気異方性膜では４０−５０　ｕ　Ｖｏ
−ｐ／　（ｍ／５ｅｃ）／ｍｍ／１ｕｒｎ程度以上の規
格化出力（再生出力電圧をヘッド相対速度（ｍ／５ｅｃ
）　、Ｉ−ラックｒｊ＋（ｍｍ）、巻き線数（Ｉｕｒｎ
）で除した値）（いかえられるのに対し、鉄または鉄・
コバルトの部分酸化物からなる垂直磁気異方性膜では２
０μＶｏ−ｐ／（ｍ／５ｅｅ）／ｍｍ／１ｕｒｎ前後の
規格化出力（■）シかえられていない。

本発明は、以」二のような従来の鉄・コバルトの部分酸
化物からなる垂直磁気異方性膜の記録および再生感度が
高くないという問題点を解決し、容易にかつ廉価に製造
でき、耐摩耗性に優れ、磁気記録およびその再生感度が
高く、規格化出力（Ｖ）が４０μＶｏ−ｐ／（ｍ／５ｅ
ｅ）／ｍｍ／１ｕｒｎ程度以上ある磁気記録密度の高い
垂直磁気記録媒体を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の垂直磁気記録媒体は基板」二に鉄・コバルト合
金の部分酸化物からなり、かつ、該部分酸化物のＸ線回
折分析において酸化物相の回折ピーク（ＮａＣｆ型Ｐｅ
Ｏの（２００）に起因する回折ピーク）の半値ｒｌ］が
０７度以上でありその飽和磁化（４ｙｒ　Ｍｓ）か６０
００ないし　１３０００ガウスである、膜面に対して垂
直な方向の磁化容易軸を有する垂直磁気異方性膜か形成
されているものであり、とくにリングヘッドを用いたと
きの記録および再生において高感度であるという特徴を
有するものである。

［実施例］ 一般に、垂直磁気記録媒体に用いられる垂直磁気異方性
膜の磁気特性としては、飽和磁化（Ｍｓ）、異方性磁界
（）ｌｋ）および垂直保磁力（Ｈｅ上）が重要であり、
優れた垂直磁気記録媒体をうるためにはこれらの磁気特
性がそれぞれ、（Ｍｓ）が５００ｅｍｕ／ｃｃ　（（４
ｙｒ　）Ｉｓ）では６０００ガウス）以上、Ｕｋ）か３
　ｋｏｅ以上、（Ｈｅ上）が２０００ｅ以上であること
が必要である。

本発明の鉄・コバルト合金の部分酸化物からなる垂直磁
気異方性膜の飽和磁化（（Ｘｓ）または（４πＭｓ））
は、鉄・コバルト合金中のコバルトの量か２０〜８０原
子％の範囲であるかぎり鉄とコバルトの組成比によらず
、磁性膜中の酸素濃度とほぼ直線的な関係がある。第１
図にＸ線光電子分析（ＸＰＳ）法で求めた酸素濃度と飽
和磁化（４πＸｓ）との関係を示す。第１図からみると
、飽和磁化（４πＭｓ）が６０００ガウス以上となるに
はＸＰＳ法で測定した値で酸素濃度は約２７原子％以下
の範囲であることか必要である。

なお、酸素濃度については測定法により、必らずしも分
析値か一定しない。しかし、前記の通り第１図にみられ
るごとく、Ｘ線光電子分析（ＸＰＳ）法で求めた酸素濃
度と飽和磁化（４πＭｓ）とがほぼ直線関係にあるので
、本明細書においては酸素濃度のパラメータとして測定
精度、再現性のすぐれた（４π）ｌｓ）の値を用いるこ
とにした。

異方性磁界（Ｈｋ）および垂直保磁力（ｔＪｃ工）につ
いては、酸素濃度か（４πＭｓ）の値で１３０００ガウ
ス以下（ＸＰＳ法の測定値で約１８原子％以上）好まし
くは１．２０００ガウス以下であれば鉄・コバルト合金
中のコバルトの量が２０〜８０原子％の範囲であるかぎ
り鉄とコバルトの組成比にかかわらず、それぞれほぼ３
　ｋｏｅ以上および２０００ｅ以上の値を示している。

第２図および第３図に飽和磁化（４πＭｓ）と異方性磁
界（Ｈｋ　）との関係および飽和磁化（４πＭｓ）と垂
直保磁力（Ｈｅ上）との関係をそれぞれ示す。

以上のように、磁性膜中の酸素濃度がＸＰＳ法で測定し
た値で１８〜２７原子％、すなわち飽和磁化（４πＭｓ
）が６０００〜１３０００ガウスである鉄・コバルト合
金の部分酸化物からなる垂直磁気異方性膜は、鉄・コバ
ルト合金中のコバルトの量が２０〜８０原子％である範
囲内におけるかぎり鉄とコバルトの組成比にかかわらず
異方性磁界（Ｈｋ）が３　ｋｏｃ以上、垂直保磁力（Ｈ
ｅ上）が２０００ｅ以上となり、これはコバルト・クロ
ム合金の垂直磁気異方性膜に匹敵する磁気特性である。

しかしながら、これらの垂直磁気異方性膜を用いた磁気
記録媒体の記録および再生感度はコバルト・クロム合金
の垂直磁気異方性膜を用いた磁気記録媒体に比べ必ずし
も高いとはかぎらない。

本発明者らは、これらの鉄・コバルト合金の部分酸化物
からなる垂直磁気異方性膜を用いた磁気記録媒体の記録
および再生感度について種々検討を加えた結果、記録お
よび再生感度は前記飽和磁化（４πＭｓ）　、垂直保磁
力（ｌｉｅ工）、異方性磁界などの磁気特性のほか、垂
直磁気異方性膜の微視的構造によって決められることを
見出し、本発明に到達した。すなわち、基板上に形成し
た鉄・コバルト部分酸化物からなる垂直磁気異方性膜の
酸化物相の結晶性が低いほど記録および再生感度が高い
。さらに詳しくは、該垂直磁気異方性膜のＸ線回折分析
において、酸化物相の回折ピーク、すなわちＮａ１Ｊ型
ＦｅＯの（２００）に起因する回折ピークの半値巾が０
，７度以上、好ましくは０，８度忘−Ｌで高い記録およ
び再生感度かえられる。さらに最も好ましくは、無限大
（■）、すなわち実質的に回折ピークが現われずアモル
ファスであるとき、最も高い記録および再生感度かえら
れる。

ただし該部分酸化物の酸素濃度が（４πＸｓ）の値で６
０００ガウスより小さいばあいまたは１３０００ガウス
より大きいばあいは、前記したとおり磁気特性に劣り、
記録および再生感度においても劣るので好ましくない。

第４図に、鉄・コバルト合金のコバルトの含有量が２０
〜８０原子％の範囲であり、かつ酸素濃度が（４πＭｓ
）ノ値テロ０００〜１３ｏｏｏガウスノ範囲である鉄・
コバルト合金の部分酸化物からなる垂直磁気異方性膜を
用いた垂直磁気記録媒体について、ビデオテープレコー
ダ用のＭｎ−Ｚｎフェライト製のリング型ヘッドを用い
て記録再生を行なったときの線記録密度２５．４ｋｆｃ
ｉにおける規格化出力（Ｖ）と、Ｘ線回折分析における
酸化物相のＮａＣρ型Ｆｅｄ（２００）面に起因するピ
ークの半値巾との関係を示した。

Ｘ線回折分析には銅ターゲツトのにα線を用い、スリッ
トは、ダイバージェンス・スリットが１度、レシービン
グ・スリットが０．３＋ｎｍ、スキャッタリング・スリ
ットか１度、モノクロメータ・レシービング・スリット
が０．４５ｍｍであった。

第４図かられかるように、Ｘ線回折分析における酸化物
相の回折ピークの半値巾が０．７度以上であるばあいに
４０μＶｏ−ｐ／　（ｍ／５ｅｅ）　／ｍｍ／１ｕｒｎ
以＝　　　１１　　− 上の規格化出力（■）かえられる。

このような酸化物相の結晶性の低い部分酸化物は、鉄と
コバルトの組成比および製膜条件を適正に選ぶことによ
ってえられる 鉄とコバルトの組成比に関しては、鉄とコバルトの総量
に対するコバルトの比率が３０原子％以上で酸化物相の
結晶性の低い酸化物を製膜することができるが、好まし
くは４ｏ原子％、さらに好ましくは５０原子％以Ｊ＝で
ある。コバルトの比率が少なくなるにしたがって、酸化
物相の結晶粒子が成長しやすくなり、３ｏ原子％より低
くなると、結晶性の低い酸化物相をうろことは困難とな
り好ましくない。

一方、磁気特性的にはコバルトの比率が高くなるにした
がって低下するので、コバルトの比率は８０原子％以下
が好ましく、さらに好ましくは７０原子％以下である。

ただし、酸素濃度が飽和磁化（４πＸｓ）の値でｅｏｏ
ｏガウスより小さいばあいまたは１３０００ガウスより
大きいばあいは、前記した如くいずれも磁気特性が低下
するので好ましくない。

すなわち、規格化出力（■）は、鉄とコバルトの組成比
か鉄とコバルトの総量に対するコバルトの比率で３０〜
８０原子％、好ましくは４０〜７ｏ原子％、さらに好ま
しくは５０〜７０原子％の範囲にあり、酸素濃度が飽和
磁化（４πＭｓ）の値で６０００〜１３０００ガウス、
好ましくは６０００〜１２０（１０ガウスの範囲にあり
、かつ、酸化物相の結晶性が低く、該部分酸化物のＸ線
回折分析における酸化物相の回折ピークの半値中が０，
７度以上、好ましくは０．８度以上であるばあいに４０
μＶｏ−ｐ／　（ｍ／５ｅｅ）／ｍｍ／１ｕｒｎ以上の
値かえられる。

なお、記録および再生特性については、この規格化出力
のほかに記録密度か重要である。記録密度については、
（Ｄ５ｏ）（記録密度を」こげると再生出力が低下する
が、低記録密度での再生出力を（■０）としたばあい、
再生出力が（Ｖｏ）／２となるときの記録密度を（Ｄ５
ｏ）とする）がパラメータとなるが、（Ｄ５ｏ）はこの
鉄・コバルト合金の部分酸化物からなる垂直磁気異方性
膜のばあいには組成の如何にかかわらず異方性磁界（）
Ｉｋ）とほぼ比例的な関係があり、（Ｈｋ）が３．０ｋ
Ｏｅ以上であれば高い記録密度かえられる。

つぎに製膜条件について説明する。

本発明の垂直磁気異方性膜はスパッタリング法なとの広
義の蒸着法によって形成することができるが、そのうち
とくに高周波マグネトロンスパッタリング法によるばあ
いについて説明する。

本発明に用いる基板としては、アルミニウム、ステンレ
スなどの金属板またはポリイミド、ポリエステルなどの
プラスチックの板、シートもしくはフィルムなどが使用
できるが、これらのものに限定されるものではなく、軟
化点が５０　’Ｃ程度以上で厚さが１０遍〜１０ｍｍ＋
程度のものであれば本発明において使用しうる。

製膜条件としては基板温度、製膜速度がとくに重要であ
る。基板温度としては０〜２００　’Ｃで製膜可能であ
るが、酸化物の結晶粒子径を小さくするためには基板温
度をできるだけ低下させることか有効である。冷却水で
基板ホルダーを冷却するのがふつうであり、室温以下の
冷媒で基板温度を室温以下に下げることは極めて有効で
ある。

また製膜速度についてはスパッタリングパワーによって
変えられるが、製膜速度を大きくした方が酸化物の結晶
粒子径を小さくするのに有効である。１０人／秒ないし
３０人／秒の製膜速度で検討したところ製膜速度が速い
ほど半値中は大きくなった。製膜速度すなわちスパッタ
速度の上限はターゲットの冷却速度、電源容量などによ
って律せられるか、これらの制限内ではスパッタ速度を
大きくした方が好ましい。

本発明の垂直磁気異方性膜中の酸素濃度、したがって飽
和磁化（（Ｍｓ）または（４πＭｓ））は、スパッタ中
の酸素ガス圧および製膜速度によって制御される。適正
な酸素ガス圧は装置により異るため必ずしも規定できな
いか、本発明者らの実施例においてはＩ　Ｘ　１０−４
〜５　Ｘ　１Ｏ−３Ｔｏｒｒが好ましい範囲であった。

酸素ガス圧がｌＸｌ０−４Ｔｏｒｒより低いと酸素含量
不足となり、（４πＭｓ）が１３０００ガウスより大き
くなって、垂直異方性か低くなり、５　Ｘ　１０’　Ｔ
ｏｒｒより高いと酸素含量過剰で（４πＭｓ）が６００
０より小さくなった。

アルゴンガス圧も一律に規定できないが、本発明者らの
実施例においてはｌＸｌ０−３〜１×ＬＯ−２Ｔｏｒｒ
が好ましい範囲であり、ｌＸｌ０−３〜５Ｘ　１０’　
Ｔｏｒｒがさらに好ましかった。アルゴンガス圧がＩ　
Ｘ　１０’　Ｔｏｒｒより低いと放電不安定となり、Ｉ
　Ｘ　１Ｏ−２Ｔｏｒｒより高いと異方性磁界（Ｈｋ）
が小さくなった。

製膜速度は経済的理由で１０人／秒以上であることが好
ましい。部分酸化膜の膜厚はとくに限定されないが、リ
ングヘッドを用いるばあいにはギャップ長程度までにお
さえることが好ましい。

つぎに本発明の実施例について具体的に説明する。

実施例１〜１０および比較例１〜８ 高周波マグネトロンスパッタ機を用いて、厚さ５０加の
ポリイミドフィルム上に鉄・コバルト部分酸化物の磁気
異方性膜を堆積させた。使用したターゲットは直径６イ
ンチ、厚さ１　ｍｍでコバルト量が４０．６０原子％の
合金ターゲットと、それにコバルトチップをのせた複合
ターゲットであり、コバルト量が６０原子％より多い試
料は、コバルトチップをのせ、チップ数を変えることに
よってコバルト濃度を変えた。

基板とターゲット間距離を７　、２　ｃｍ、アルゴンガ
ス圧を３　Ｘ　１０’　Ｔｏｒｒとし、基板温度は７℃
もしくは３０℃に強制冷却、または１００℃もしくは１
５０℃に加熱した。また、スパッタリングパワーと酸素
ガス圧とを変化させることにより酸素濃度（飽和磁化（
４πＸ５））を変えた。

このようにしてえられた鉄・コバルト部分酸化物の垂直
磁気異方性膜について、鉄とコバルトの組成比、酸素濃
度、磁気特性、膜の構造ならびに記録および再生感度を
測定した。測定結果を第１表に示す。

鉄とコバルトの総量に対するコバルトの比率はＸＭＡ法
により、また、酸素濃度はｘＰＳ法により求めた。

磁気特性は、試料振動型磁力計により測定し、面積法に
よりまず（Ｋｕ）を求め、（Ｈｋ）　＝　２（Ｋｕ）／
（）ｌｓ）なる関係から（Ｈｋ　）を求めた。（Ｋｕ）
は垂直異方性エネルギーである。

膜の構造はＸ線回折法で測定した。用いたターゲットは
銅ターゲツトのＫｕ線を用いた。スリットはそれぞれダ
イバージェンス・スリットが１度、レシービング壷スリ
ットが０．３ｍｍ、スキャッタリング・スリットが１度
、モノクロメータ・レシービング・スリットが０．４５
　ａｍを用いた。

記録再生特性は垂直磁化型フロッピーディスク測定装置
によって評価した。使用したヘッドはＭｎ−Ｚｎフェラ
イトからなり、ギャップ長が０．３５　癖で、トラック
幅が３５．で、コイル巻き数が２０ｔｕｒｎのビデオテ
ープレコーダ用リングヘッドであり、相対速度２　ｍ／
ｓｅｃで判定した。

第１表の実施例１〜１０．比較例１〜８より、４０　ｕ
　Ｖｏ−ｐ／　（ｍ／５ｅｅ）　／ｍｍ／１ｕｒｎ程度
以上の規格化出力かえられるのは、Ｘ線回折分析におけ
る酸化物相、Ｎ　ａ　Ｃ１型Ｐｅａ（２００）面に起因
する回折ピークの半値１］が０．７度以−ヒであるか、
Ｘ線的にアモルファスであり、酸素濃度が飽和磁化（４
πＭｓ）の値で６０００ガウスないし　１３０００ガウ
スの範囲内にあるときであることがわかる。

［発明の効果］ 本発明の垂直磁気記録媒体は、従来より知られているコ
バルト・クロム合金薄膜を用いた垂直磁気記録媒体と比
較すると、低温で製膜できるために耐熱性の低い廉価な
基板を使用でき、これにより廉価な製造コストで高密度
磁気記録媒体を製造できる効果がある。さらに、垂直磁
気異方性膜として膜構造の微細もしくはアモルファスの
鉄・コバルト合金部分酸化物を使用することにより、従
来から知られているコバルト・クロム合金薄膜を用いた
垂直磁気記録媒体と同等の著しく高い記録および再生感
度を有する垂直磁気記録媒体を提供できる効果がある。

また、本発明の垂直磁気記録媒体は、酸化物から構成さ
れるために保護膜がなくても耐摩耗性に優れた記録媒体
を提供できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はｘＰＳ法で求めた酸素濃度と飽和磁化（４πＭ
ｓ）との関係を示すグラフ、第２図は飽和磁化（４πＭ
ｓ）と異方性磁界（Ｈｋ）との関係を示すグラフ、第３
図は飽和磁化（４πＭｓ）と垂直保磁力（Ｈｅ上）との
関係を示すグラフ、第４図は規格化再生出力（ｖ）とＸ
線回折分析におけるピークの半値［１１との関係を示す
グラフである。 特許出願人　　鐘淵化学工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　基板上に鉄・コバルト合金の部分酸化物からなり、
   かつ、該部分酸化物のＸ線回折分析において酸化物相の
   回折ピークの半値巾が ０．７度以上であり、飽和磁化４πＭｓが６０００ガウ
   スないし１３０００ガウスである、膜面に対して垂直な
   方向の磁化容易軸を有する垂直磁気異方性膜が形成され
   てなる垂直磁気記録媒体。 ２　前記部分酸化物の鉄とコバルトの組成比がＦｅ＿１
   ＿−＿ｘＣｏ＿ｘ（０．３０≦ｘ≦０．８０）で表わさ
   れる請求項１記載の垂直磁気記録媒体。